leetcode138.复制带随机指针的链表

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题目描述：

给定一个链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

要求返回这个链表的 深拷贝。 

我们用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

val：一个表示 Node.val 的整数。
random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为  null 。

思路一：Hash

使用hash表这种数据结构。hash-key存储原链表的节点，hash-value则对应存储复制的节点。通过key-value的对应关系，可以推断:
node'.next = map.get(node.next);
且有:
node'.rand = map.get(node.rand);

代码如下：

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        HashMap<Node,Node> map = new HashMap<>();
        Node cur = head;
        while(cur != null){
            map.put(cur,new Node(cur.val));
            cur = cur.next;
        }
        cur = head;
        while(cur != null){
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            map.get(cur).random = map.get(cur.random);
            cur = cur.next;
        }
        return map.get(head);

    }
}

时间复杂度：O(N)
额外空间复杂度：O(N)

代码执行结果：

思路二：指针思路，不使用额外的数据空间

现有带有rand指针的链表如下,橙色为rand,蓝色为next：

先不考虑rand指针，我们将链表复制成如下结构,红色node为复制的部分：

当形成这种结构的链表时，其实也就等同于hash表了。不难看出,复制的节点的next指针与rand指针应该如何指向，代码如下：

/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/

class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if(head == null){
            return null;
        }
        Node cur = head;
        Node next = null;
        while(cur != null){
            next = cur.next;
            cur.next = new Node(cur.val);
            cur.next.next = next;
            cur = next;
        }

        cur = head;
        while(cur != null){
           cur.next.random = cur.random == null ? null : cur.random.next;
           cur = cur.next.next;
        }

        cur = head;
        Node res = head.next;
        Node curCopy = null;
        while(cur != null){
            next = cur.next.next;
            curCopy = cur.next;
            cur.next = next;
            curCopy.next = curCopy.next == null ? null : curCopy.next.next;
            cur = next;
        }
        return res;
    }
}

时间复杂度：O(N)
额外空间复杂度：O(1)

代码执行结果：